UNIDAD 7: MORFOLOGÍA CELULAR I

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1 UNIDAD 7: MORFOLOGÍA CELULAR I

2 Indice Introducción Biomembranas Membrana plasmática
Matriz extracelular Citoplasma Inclusiones citoplasmática Ribosomas Proteosomas Citoesqueleto

3 Introduccion Todas las células con independencia del modelo de organización presentan una estructura limitante con el medio: la membrana plasmática Es una estructura que delimita a la célula, pero no la aísla del medio que la rodea.

4 BIOMEMBRANAS

5 Las biomembranas son láminas fluidas que separan el interior de la célula del medio externo.
Permiten mantener un medio interno apropiado. Definen los distintos orgánulos presentes en la célula eucariota. (compartimentación) Presentan permeabilidad selectiva ante determinadas sustancias. Las biomembranas solo se pueden observar con microscopía electrónica. Se observa como una estructura trilaminar (tres láminas, dos bandas oscuras y una clara).

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7 Estructura de las biomembranas
Modelo de mosaico fluido. Modelo más aceptado sobre la estructura de las membranas. Propuesto por Singer y Nicholson en 1972 Las biomembranas están formadas por una bicapa lipídica constituida por fosfolípidos (componente básico) y proteínas. Este modelo propone una estructura fluida en contra de lo que se creía hasta entonces, que se consideraba como una estructura rígida.

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9 Modelo de mosaico fluido
Los componentes proteicos de la membrana pueden dividirse en proteínas periféricas y proteínas integrales. Debido a que la membrana celular no es sólida y en su interior, fosfolípidos y proteínas pueden desplazarse lateralmente. Ello origina que las proteínas no presenten una distribución uniforme, sino que la distribución de las mismas presenta un patrón en mosaico que cambia constantemente la que se ha denominado modelo de mosaico fluido. Aunque la mayoría de lípidos y proteínas pueden moverse libremente por en el plano de la membrana el intercambio entre las monocapas es poco frecuente (es poco probable que una porción hidrofílica grande cambie de monocapa si tiene que ser arrastrada a través del interior no polar de la bicapa lipídica). Existen excepciones en los que los componentes de la membrana no pueden difundir libremente, por ejemplo, el secuestro de los receptores de acetilcolina (proteína integral de membrana) en la placa motora terminal de músculo esquelético. En este tipo de distribución el citoesqueleto parece fijar ciertas proteínas de membrana. Pero no sólo las proteínas desempeñan funciones celulares importantes. Determinados fosfolípidos presentes en diminutas proporciones en la membrana plasmática tienen importantes funciones en la transducción de señales. El bifosfato de fosfatidilinositol, cuando se hidroliza por una fosfolipasa C activada por un receptor, libera inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) y diacilglicerol. El IP3 se libera en el citosol, donde actúa sobre receptores del retículo endoplásmico para provocar la liberación de Ca2+, lo que afecta a muchos procesos celulares. El diacilglicerol permanece en la membrana, donde junto con el Ca2+ interviene en la activación de la proteinkinasa C, una proteína muy importante en la transducción de señales. La fluidez de la membrana depende de su composición. En este aspecto el colesterol actúa como un amortiguador de la fluidez.

10 La proporción de lípidos y proteínas varía de unas biomembranas a otras.

11 Estructura de la bicapa lipidica.
Las bicapas lipídicas presentan como constituyentes básicos: Lípidos Proteínas Glúcidos

12 Lipidos de membrana Los lípidos constituyentes de las membranas son:
Fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas biológicas. Presentan una zona hidrófila, que constituyen las denominadas cabezas polares y una cola hidrófoba. Presentan un carácter anfipático. Glucolípidos, contienen oligosacáridos y solo se encuentran en la monocapa externa de la membrana plasmática. Colesterol. Aparecen en todas las membranas de las células eucariotas, más abundantes en las células animales que en las vegetales. El colesterol es un componente de la membrana, que da consistencia y rigidez a las membranas, disminuyendo la fluidez de la bicapa lipídica. Se intercala entre los fosfolípidos .

13 En este tema nos vamos a centrar en el estudio de la membrana plasmática.
Si pensamos que tanto el medio intracelular como el extracelular son compartimentos acuosos nos daremos cuenta de la importancia de existencia de una barrera física que impida la salida o la pérdida de enzimas, nucleótidos, otras moléculas hidrosolubles y, en definitiva, que mantenga la diferente composición existente entre ambos compartimentos. Evidentemente esta barrera no puede estar constituida por moléculas hidrosolubles, de hecho la composición de la membrana celular es lipídica. De hecho, la composición de todas las membranas que rodean a los orgánulos están constituidas principalmente pos fosfolípidos y proteínas. Los fosfolípidos se caracterizan por poseer un grupo fosfato. El ejemplo más común de molécula fosfolipídica es el constituido por la unión de dos moléculas de ácido graso a dos de los átomos de carbono del glicerol. El tercer átomo de carbono se une al grupo fosfato, el cual puede unirse a otras moléculas, de este modo si se une a una molécula de colina la molécula generada es la fosfatidilcolina. De este modo dentro de la molécula se describen dos regiones una polar o hidrófila y otra apolar o hidrófoba (moléculas anfipáticas). En el entorno acuoso en el que se encuentran estos fosfolípidos hace que alejen, en todo lo posible, las cadenas de ácidos grasos del contacto con el agua por lo que forman bicapas lipídicas. Prácticamente todas las moléculas de fosfolípidos de las membranas biológicas tienen estructura de bicapa lipídica, de forma que la porción polar queda en contacto con el agua a la apolar resguardada de ese contacto. La zona media hidrófoba de la membrana es la que impide el paso de moléculas e iones hidrosulobles. Pero sin embargo sabemos que existen moléculas polares que atraviesan la membrana. Esta propiedad selectiva y especializada del transporte de membrana se deben al componente proteico de las mismas.

14 Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas
Hay cuatro tipos de fosfolípidos en la membrana celular: fosfatidilcolina esfingomielina (en este fosfolípido la glicerina ha sido sustituída por un aminoalcohol llamado D-4-esfingenina) fosfatidilserina fosfatidiletanolamina La zona media hidrófoba de la membrana es la que impide el paso de moléculas e iones hidrosulobles. Pero sin embargo sabemos que existen moléculas polares que atraviesan la membrana. Esta propiedad selectiva y especializada del transporte de membrana se deben al componente proteico de las mismas. Note that only phosphatidylserine carries a net negative charge, the importance of which we discuss later; the other three are electrically neutral at physiological pH, carrying one positive and one negative charge. Together these four phospholipids constitute more than half the mass of lipid in most membranes. Other phospholipids, such as the inositol phospholipids, are present in smaller quantities but are functionally very important. The inositol phospholipids, for example, have a crucial role in cell signaling. Fosfatidil etanoamina Fosfatidil serina Fosfatidil colina esfomgomielina

15 El carácter afipático de los lípidos confiere las siguientes propiedades a las membranas:
Autoensamblaje Autosellado Fluidez Impermeabilidad

16 Autoensamblaje En medios acuosos, la formación de bicapas es espontánea, quedando las porciones hidrófobas de las moléculas en el interior y las hidrófilas en el exterior.

17 Autosellado Estas bicapas tienden a cerrarse sobre si mismas, formando vesículas esféricas sin bordes libres.

18 Fluidez Dentro de cada monocapa los lípidos que las componen pueden rotar o moverse lateralmente. El movimiento flip-flop, es el movimiento de un fosfolípido de una monocapa a otra. Este movimiento no ocurre casi nunca, por lo que la bicapa es asimétrica (asimetría lipídica), es decir, que cada monocapa es distinta.

19 La mayor o menor fluidez de la membrana depende de varios factores:
Grado de saturación de los ácidos grasos en los lípidos de membrana. La fluidez disminuye cuanto mayor es el grado de saturación de los ácidos grasos. Longitud de las cadenas de los ácidos grasos en los lípidos de membrana. La fluidez disminuye al aumentar la longitud de las cadenas. Temperatura. La fluidez disminuye a medida que desciende la temperatura. Proporción de colesterol: las hace menos flexibles y fluidas.

20 Factores que favorecen la viscosidad Factores que favorecen la fluidez
Alto grado de saturación Mayor longitud de las colas hidrocarbonadas. Menor temperatura del medio Mayor proporción de colesterol Alto de grado de insaturación Menor longitud de las colas hidrocarbonadas. Mayor temperatura del medio Menor proporción de colesterol

21 La fluidez de las membranas celulares es biológicamente importante.
Influye en los procesos de transporte. Las actividades enzimáticas pueden detenerse cuando la viscosidad de la membrana se incrementa mas allá de un nivel crítico.

22 Impermeabilidad Relativa impermeabilidad frente a iones y a moléculas hidrosolubles, Barrera de contención evitando el escape al exterior celular del contenido hidrosoluble.

23 Proteinas de membrana Según su grado de asociación con los lípidos de membrana se clasifican en dos grandes grupos: Proteínas integrales Proteínas periféricas

24 Proteínas integrales:
Se denominan proteínas transmembrana Unidas fuertemente a los lípidos de membrana. Solo pueden separarse de ella si la membrana se destruye. Unas proteínas integrales atraviesan la membrana una vez (de paso único) o varias veces (multipaso). Otras están fuera de la membrana, pero unidas covalentemente a un lípido de membrana. Presentan una estructura anfipática, formada por un polo hidrofóbico que está en la masa de lípidos y otro polo hidrofílico orientado hacia el exterior o hacia el interior. Comprenden enzimas y receptores.

25 Proteínas periféricas:
Están a un lado y otro de la bicapa lipídica y están unidas débilmente por uniones no covalentes a las cabezas polares de los lípidos o a otras proteínas integrales. Las proteínas periféricas, pueden eliminarse de ésta sin alterar la estructura de la doble capa.

26 Proteínas de membrana

27 Funciones de las proteínas de membrana
Las proteínas de adhesión celular unen membranas de células vecinas y actúan como puntos de anclaje con componentes del citoesqueleto Los canales proteicos entre dos células permiten el paso de moléculas pequeñas entre dos células vecinas Las proteínas de transporte permiten el transporte selectivo de moléculas esenciales, ya sea en forma pasiva o en forma activa, mediante procesos que requieren de energía. Las proteínas receptoras de señales se unen a moléculas portadoras de señales externas y luego transfieren el mensaje al interior de la célula;. Las bombas dependientes de ATP transportan activamente iones de un compartimiento a otro. Las proteínas de la membrana actúan como enzimas, con sitios activos localizados en la superficie de la membrana o en el interior de ella.

28 Glucidos Están asociados a lípidos y proteínas, formando glucolípidos y glucoproteínas, constituyendo el glucocalix Aparecen en la membrana externa de muchas células animales.

29 Funciones del glucocalix
Protege la superficie de la célula de posibles lesiones. Se relaciona con las moléculas de la matriz extracelular. Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de las células en movimiento. Presenta propiedades inmunitarias (antígenos de los grupos sanguíneos) Intervienen en fenómenos de reconocimiento celular. Reconoce y fija determinadas sustancias que la célula debe incorporar por fagocitosis o pinocitosis.

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32 Dominios de membrana Son regiones especializadas en funciones concretas (captación y liberación de nutrientes, recepción y transmisión de estímulos) Limitan el movimiento, en zonas concretas, de lípidos y proteínas dentro de las bicapas.